[发明专利]仿CT扫描模式多光谱时域荧光分子层析测量系统

权利要求书

1.一种仿CT扫描模式多光谱时域荧光分子层析测量系统，其特征是，包括：

提供所需波长超短激光的两个皮秒半导体激光器及荧光探针，用于发出激光脉冲，其中一个激光器的波长在荧光探针的激发光波段，另一个波长在荧光探针的荧光波段；

用于将两种不同波长的同频率超短激光脉冲按固定的时间间隔耦合成一束激光的光纤耦合器；

用于将两个皮秒半导体激光器或其中一个的出射激光投射到目标体的入射光纤；

用于实现仿CT扫描模式的成像腔及旋转平台；

用于接收来自目标体的反射或透射激光的接收光纤；

用于滤除或衰减相应激发光的滤光片及实现不同性能滤光片相互切换的马达驱动滤光轮；

用于接收通过相应滤光片后出射光的检测模块，包括：光电子计数(PMT)检测器组、8通道路由模块、多维时间相关单光子计(TCSPC)模块。

2.根据权利要求1所述的一种仿CT扫描模式多光谱时域荧光分子层析测量系统，其特征是，两个皮秒半导体激光器工作波长以及滤光片组波长设置分别是与不同荧光染料的激发和发射光谱相对应，根据不同荧光探针进行的组合如下：

1)Cy5.5近红外荧光染料，其峰值激发波长约为670nm，峰值荧光波长约为700nm，则选用的两个皮秒半导体激光器的波长分别为670nm和700nm，滤光片组中有半高宽为10nm，中心波长间隔为10nm，波长范围是680-760nm的8个带通滤光片，和一个截止波长为690nm的长通滤波片；

2)吲哚氰绿(Indocyanine Green，ICG)近红外荧光染料，其峰值激发波长约为780nm，峰值荧光波长约为830nm，则选用的两个皮秒半导体激光器的波长分别为780nm和830nm，滤光片组中有半高宽为10nm，中心波长间隔为10nm，波长范围是790-870nm的8个带通滤光片，及一个截止波长为800nm的长通滤波片；

3)Alexa Fluor 750近红外荧光染料，其峰值激发波长约为750nm，峰值荧光波长约为785nm，则选用的两个皮秒半导体激光器的波长分别为750nm和785nm，滤光片组中有半高宽为10nm，中心波长间隔为10nm，波长范围是760-840nm的8个带通滤光片，及一个截止波长为770m的长通滤波片。

3.根据权利要求1所述的一种仿CT扫描模式多光谱时域荧光分子层析测量系统，其特征是，两个皮秒半导体激光器经不同长度的光纤产生固定的时间间隔后，通过一个耦合器连接到入射光纤，接收光纤为在入射光纤对面的同平面位置布置的8个探测光纤或光纤束，成像腔置于一个旋转/升降台上，通过旋转/升降台旋转角度和升降高度的步进间隔控制，实现不同空间采样密度的时间分辨测量。

4.根据权利要求3所述的一种仿CT扫描模式多光谱时域荧光分子层析测量系统，其特征是，8个探测光纤或光纤束分别对应通过8个12孔滤波轮中的一个，对应接入8个光电子计数(PMT)检测通道中的一个通道，12孔滤波轮中一个孔为全透，其余的孔分别设置荧光长通滤光片及不同中心波长的荧光带通滤光片组，以及用于激发光检测的中性密度(ND)衰减片组，用于进行激发光、全光谱荧光或多光谱荧光信号的测量；8个光电子计数(PMT)检测器通过一个8通道路由器接入多维时间相关单光子计(TCSPC)模块。

5.根据权利要求1所述的一种仿CT扫描模式多光谱时域荧光分子层析测量系统，其特征是，两个皮秒半导体激光器由计算机进行相关控制以实现同步输出相同频率的光脉冲，再经过不同长度的光纤产生固定的时间间隔后通过耦合器形成一束激光，以实现通过荧光测量前的扩散光学层析技术(Diffuse Optical Tomography，DOT)测量获得该两波长下的背景组织光学参数值。

6.根据权利要求1所述的一种仿CT扫描模式多光谱时域荧光分子层析测量系统，其特征是，入射光纤和接收光纤与目标体Ω的边界面有一定距离，位于r_d处接收光纤的光纤探头测得的光流量Γ(r_d，t)与成像腔表面辐射率满足下列射线理论关系：

其中r为表面上任意的位置矢量，和分别为成像腔表面外法向单位矢量和光纤探头方向上的单位矢量，V(r_d，r)为r点与r_d点之间的视见函数，μ_a0为光在空气中的衰减系数，辐射率中，表示指向某个方向单位向量；t表示时间参量。